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Hohlkasten Als träger oder Hohlbalken wird im Bauwesen ein Träger bezeichnet dessen Querschnittsform im Gegensatz zu ein

Hohlkasten

Als Hohlkasten, Hohlkastenträger oder Hohlbalken wird im Bauwesen ein Träger bezeichnet, dessen Querschnittsform im Gegensatz zu einem Vollwandträger einen Hohlraum umschließt. Die Querschnittsform verleiht dem Träger eine große Stabilität, ähnlich einem Rohr. Hohlkastenträger werden für den Überbau von Balkenbrücken wie auch für den Bogen von Bogenbrücken verwendet und können für andere Tragwerke genutzt werden. Senkrechte Bauteile mit einem hohlen Kern wie große Brückenpfeiler werden nicht als Hohlkasten bezeichnet, sondern als „Bauteile mit Hohlquerschnitt“.

Teil der Britanniabrücke, eines der ersten Brückenbauwerke mit einem Hohlkastenträger. Im Inneren des Trägers verlief der Schienenweg.

Eigenschaften Bearbeiten

Moderner Betonhohlkasten für eine Balkenbrücke. Markiert sind die üblichen Einbaulagen für Spannglieder. Die Fahrbahnplatte kragt seitlich aus.
Werratalbrücke Hörschel, Balkenbrücke mit Hohlkastenquerschnitt und Druckstreben

Aufbau Bearbeiten

Ein Hohlkasten besteht in seiner einfachsten Form aus einer Bodenplatte, zwei Längsträgern und einer Deckplatte, die den Hohlraum umschließen. Der Hohlraum hat meist einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt, dieser kann aber auch dreieckig sein, wenn keine Bodenplatte verwendet wird. Boden- und Deckplatte werden auch als Gurte bezeichnet, die Längsträger als Stege. Neben den beiden Stegen, die den Hohlraum nach außen begrenzen, kann der Hohlraum durch zusätzliche innen liegende Stege unterteilt sein. Die einzelnen Hohlräume werden als Zellen bezeichnet. Dementsprechend wird ein Hohlkasten ohne zusätzliche innere Stege als einzellig bezeichnet, ein solcher mit einer Unterteilung als zweizellig und so weiter. Die Innenräume von Hohlkästen sind meistens zu Kontroll- und Wartungszwecken begehbar und beleuchtet (Netz oder Aggregat, evtl. Steckdosen).

Mechanische Eigenschaften Bearbeiten

Die mechanischen Eigenschaften sind vergleichbar mit denen von Rohren oder denen des natürlich wachsenden Bambus. Die Querschnittsform verleiht Hohlkastenträgern eine hohe Steifigkeit, sowohl die Biegung als auch die Torsion betreffend. Durch die vergleichsweise weit vom Schwerpunkt entfernt liegenden Wände eines Hohlkastens ergibt sich ein großes Biegewiderstandsmoment. Die ringsum geschlossene Wandung ermöglicht zudem ein großes Torsionswiderstandsmoment.

Des Weiteren knicken Träger dieser Bauform unter Längsdruck nicht so schnell wie Stäbe mit gleicher Querschnittsfläche, aber kompakterer Querschnittsgeometrie, was auf die geringere Schlankheit bei gleichem Materialeinsatz zurückzuführen ist.

Werkstoffe Bearbeiten

Im Brückenbau bestehen die meisten Hohlkästen aus Stahlbeton oder Spannbeton, es kommt aber auch geschweißter Baustahl zum Einsatz. Bei Balkenbrücken mit Hohlkasten in Stahlverbundbauweise besteht dieser aus einer Bodenplatte und Stegen aus Baustahl, die mit einer Fahrbahnplatte aus Stahlbeton abgedeckt sind. Die Verbindung der Betonplatte mit den Stahlteilen erfolgt durch Kopfbolzen.

Verwendung Bearbeiten

Bei Balkenbrücken kommen ein- oder mehrzellige Hohlkastenträger zum Einsatz. Die Deckplatte dient meist als Fahrbahnplatte und kragt oft über die Längsträger hinaus. Der Hohlraum weist oft eine Trapezform auf. Die Auskragung kann durch zusätzliche Druckstreben zwischen Bodenplatte und Auskragung abgestützt sein.

Bei Bogenbrücken kommen häufig Hohlkastenträger aus Stahlbeton für den Bogen zum Einsatz, auf den sich der Fahrbahnträger durch schlanke Säulen abstützt.

Als Beispiel für die Verwendung außerhalb des Brückenbaus sei das Moses-Mabhida-Stadion in Durban genannt, dessen Dach von einem als Bogen gestalteten Hohlkastenträger getragen wird.

Geschichte und Entwicklung Bearbeiten

Hohlkastenausleger von Fairbairns Hafenkran

Die ersten Hohlkastenbrücken waren die 1849 gebaute Conwy Railway Bridge und die 1850 gebaute Britanniabrücke in Wales. Bei diesen Brücken verlief die Fahrbahn innerhalb des aus Schmiedeeisenplatten zusammengenieteten Trägers, weshalb die Bauwerke Röhrenbrücken genannt wurden. Der britische Ingenieur Robert Stephenson war mit dem Bau der Brücken beauftragt und zog den Mathematiker Eaton Hodgkinson und den schottischen Schiffsbauingenieur William Fairbairn hinzu. Fairbairn hatte sich bereits zuvor mit dem Tragverhalten und der Optimierung von Querschnitten beschäftigt. Die für die Britanniabrücke gewählte Hohlkastenkonstruktion war deutlich tragfähiger als erwartet, so dass eine zuvor eingeplante Aufhängung des Trägers an Ketten gar nicht notwendig wurde.

Ebenfalls 1850 verwendete Fairbairn erstmals einen Hohlkastenquerschnitt für einen dampfbetriebenen Hafenkran. Der Hohlkastenträger für den bogenförmigen Kranausleger wurde aus schmiedeeisernen Platten zusammengenietet.

Eine weitere, von Robert Stephenson nach dem Muster der Britanniabrücke geplante Hohlkastenbrücke war die 1859 fertiggestellte Pont Victoria in Montreal in Kanada, die 1898 durch eine stählerne Fachwerkbrücke ersetzt wurde.

In Frankreich verwendete Eugène Flachat das Prinzip für den 1852 vollendeten Wiederaufbau der durch Brandstiftung zerstörten Eisenbahnbrücke Asnières über die Seine, die gleichzeitig Frankreichs erste schmiedeeiserne Brücke war. Ihre Hohlkästen waren jedoch nur 2,28 m hoch und die vier Gleise lagen auf den fünf parallelen Hohlkästen. Diese Bauart wurde drei Jahre danach bei der Eisenbahnbrücke Langon (Gironde) über die Garonne wiederholt.

Mit der Theorie mehrzelliger Hohlkästen befasste sich Karl Marguerre schon 1940. Als erste Brücke der Welt mit einem dreizelligen Hohlkasten aus Stahl gilt die von Fritz Leonhardt geplante, 1948 fertiggestellte Deutzer Brücke in Köln.

Siehe auch Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Wiktionary: Hohlkasten – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Hohlkästen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. MR Dipl.-Ing. Friedrich Standfuß: Die konstruktiv richtige Ausbildung von Brücken als Voraussetzung für eine wirtschaftliche Überwachung, Prüfung und Erhaltung. (PDF; 727 KB) In: Technische Universität Dresden. Bundesministerium für Verkehr – Abteilung Straßenbau, abgerufen am 4. November 2023.
  2. Wenming Cheng, Weigang Fu, Zeqiang Zhang, Min Zhang: The Bionic Lightweight Design of the Mid-rail Box Girder Based on the Bamboo Structure. (PDF; 33 kB) 2012, abgerufen am 9. Oktober 2013.
  3. Durrers Monteure sind weltweit gefragt. (Nicht mehr online verfügbar.) In: ONZ Obwalden und Nidwalden Zeitung. 25. Juni 2010, archiviert vom Original am 14. September 2013; abgerufen am 14. September 2013.
  4. Bernd Nebel: Die Britannia Brücke. Abgerufen am 10. September 2013.
  5. William Fairbairn: Useful Information for Engineers – Second Series. Longmans, London 1860, S. 282 ff. (englisch, Textarchiv – Internet Archive).
  6. ↑ Karl-Eugen Kurrer: The History of the Theory of Structures. Searching for Equilibrium. Ernst & Sohn, Berlin, ISBN 978-3-433-03229-9, S. 584.
  7. Deutzer Brücke. koeln-magazin.info, abgerufen am 10. September 2013.
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Veröffentlichungsdatum:
Als Hohlkasten Hohlkastentrager oder Hohlbalken wird im Bauwesen ein Trager bezeichnet dessen Querschnittsform im Gegensatz zu einem Vollwandtrager einen Hohlraum umschliesst Die Querschnittsform verleiht dem Trager eine grosse Stabilitat ahnlich einem Rohr Hohlkastentrager werden fur den Uberbau von Balkenbrucken wie auch fur den Bogen von Bogenbrucken verwendet und konnen fur andere Tragwerke genutzt werden Senkrechte Bauteile mit einem hohlen Kern wie grosse Bruckenpfeiler werden nicht als Hohlkasten bezeichnet sondern als Bauteile mit Hohlquerschnitt Teil der Britanniabrucke eines der ersten Bruckenbauwerke mit einem Hohlkastentrager Im Inneren des Tragers verlief der Schienenweg Inhaltsverzeichnis 1 Eigenschaften 1 1 Aufbau 1 2 Mechanische Eigenschaften 1 3 Werkstoffe 2 Verwendung 3 Geschichte und Entwicklung 4 Siehe auch 5 Literatur 6 Weblinks 7 EinzelnachweiseEigenschaften Bearbeiten nbsp Moderner Betonhohlkasten fur eine Balkenbrucke Markiert sind die ublichen Einbaulagen fur Spannglieder Die Fahrbahnplatte kragt seitlich aus nbsp Werratalbrucke Horschel Balkenbrucke mit Hohlkastenquerschnitt und DruckstrebenAufbau Bearbeiten Ein Hohlkasten besteht in seiner einfachsten Form aus einer Bodenplatte zwei Langstragern und einer Deckplatte die den Hohlraum umschliessen Der Hohlraum hat meist einen rechteckigen oder trapezformigen Querschnitt dieser kann aber auch dreieckig sein wenn keine Bodenplatte verwendet wird Boden und Deckplatte werden auch als Gurte bezeichnet die Langstrager als Stege Neben den beiden Stegen die den Hohlraum nach aussen begrenzen kann der Hohlraum durch zusatzliche innen liegende Stege unterteilt sein Die einzelnen Hohlraume werden als Zellen bezeichnet Dementsprechend wird ein Hohlkasten ohne zusatzliche innere Stege als einzellig bezeichnet ein solcher mit einer Unterteilung als zweizellig und so weiter Die Innenraume von Hohlkasten sind meistens zu Kontroll und Wartungszwecken begehbar und beleuchtet Netz oder Aggregat evtl Steckdosen 1 Mechanische Eigenschaften Bearbeiten Die mechanischen Eigenschaften sind vergleichbar mit denen von Rohren oder denen des naturlich wachsenden Bambus 2 Die Querschnittsform verleiht Hohlkastentragern eine hohe Steifigkeit sowohl die Biegung als auch die Torsion betreffend Durch die vergleichsweise weit vom Schwerpunkt entfernt liegenden Wande eines Hohlkastens ergibt sich ein grosses Biegewiderstandsmoment Die ringsum geschlossene Wandung ermoglicht zudem ein grosses Torsionswiderstandsmoment Des Weiteren knicken Trager dieser Bauform unter Langsdruck nicht so schnell wie Stabe mit gleicher Querschnittsflache aber kompakterer Querschnittsgeometrie was auf die geringere Schlankheit bei gleichem Materialeinsatz zuruckzufuhren ist Werkstoffe Bearbeiten Im Bruckenbau bestehen die meisten Hohlkasten aus Stahlbeton oder Spannbeton es kommt aber auch geschweisster Baustahl zum Einsatz Bei Balkenbrucken mit Hohlkasten in Stahlverbundbauweise besteht dieser aus einer Bodenplatte und Stegen aus Baustahl die mit einer Fahrbahnplatte aus Stahlbeton abgedeckt sind Die Verbindung der Betonplatte mit den Stahlteilen erfolgt durch Kopfbolzen Verwendung BearbeitenBei Balkenbrucken kommen ein oder mehrzellige Hohlkastentrager zum Einsatz Die Deckplatte dient meist als Fahrbahnplatte und kragt oft uber die Langstrager hinaus Der Hohlraum weist oft eine Trapezform auf Die Auskragung kann durch zusatzliche Druckstreben zwischen Bodenplatte und Auskragung abgestutzt sein Bei Bogenbrucken kommen haufig Hohlkastentrager aus Stahlbeton fur den Bogen zum Einsatz auf den sich der Fahrbahntrager durch schlanke Saulen abstutzt Als Beispiel fur die Verwendung ausserhalb des Bruckenbaus sei das Moses Mabhida Stadion in Durban genannt dessen Dach von einem als Bogen gestalteten Hohlkastentrager getragen wird 3 Geschichte und Entwicklung Bearbeiten nbsp Hohlkastenausleger von Fairbairns HafenkranDie ersten Hohlkastenbrucken waren die 1849 gebaute Conwy Railway Bridge und die 1850 gebaute Britanniabrucke in Wales Bei diesen Brucken verlief die Fahrbahn innerhalb des aus Schmiedeeisenplatten zusammengenieteten Tragers weshalb die Bauwerke Rohrenbrucken genannt wurden Der britische Ingenieur Robert Stephenson war mit dem Bau der Brucken beauftragt und zog den Mathematiker Eaton Hodgkinson und den schottischen Schiffsbauingenieur William Fairbairn hinzu Fairbairn hatte sich bereits zuvor mit dem Tragverhalten und der Optimierung von Querschnitten beschaftigt Die fur die Britanniabrucke gewahlte Hohlkastenkonstruktion war deutlich tragfahiger als erwartet so dass eine zuvor eingeplante Aufhangung des Tragers an Ketten gar nicht notwendig wurde 4 Ebenfalls 1850 verwendete Fairbairn erstmals einen Hohlkastenquerschnitt fur einen dampfbetriebenen Hafenkran 5 Der Hohlkastentrager fur den bogenformigen Kranausleger wurde aus schmiedeeisernen Platten zusammengenietet Eine weitere von Robert Stephenson nach dem Muster der Britanniabrucke geplante Hohlkastenbrucke war die 1859 fertiggestellte Pont Victoria in Montreal in Kanada die 1898 durch eine stahlerne Fachwerkbrucke ersetzt wurde In Frankreich verwendete Eugene Flachat das Prinzip fur den 1852 vollendeten Wiederaufbau der durch Brandstiftung zerstorten Eisenbahnbrucke Asnieres uber die Seine die gleichzeitig Frankreichs erste schmiedeeiserne Brucke war Ihre Hohlkasten waren jedoch nur 2 28 m hoch und die vier Gleise lagen auf den funf parallelen Hohlkasten Diese Bauart wurde drei Jahre danach bei der Eisenbahnbrucke Langon Gironde uber die Garonne wiederholt Mit der Theorie mehrzelliger Hohlkasten befasste sich Karl Marguerre schon 1940 6 Als erste Brucke der Welt mit einem dreizelligen Hohlkasten aus Stahl gilt die von Fritz Leonhardt geplante 1948 fertiggestellte Deutzer Brucke in Koln 6 7 Siehe auch BearbeitenKastentragerbruckeLiteratur BearbeitenWilliam Fairbairn Useful information for engineers Second series Longman Green Longman and Roberts 1860 Textarchiv Internet Archive Jorg Schlaich Hartmut Scheef Beton Hohlkastenbrucken IABSE 1982 ISBN 3 85748 032 7 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Weblinks Bearbeiten nbsp Wiktionary Hohlkasten Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen nbsp Commons Hohlkasten Sammlung von Bildern Videos und AudiodateienEinzelnachweise Bearbeiten MR Dipl Ing Friedrich Standfuss Die konstruktiv richtige Ausbildung von Brucken als Voraussetzung fur eine wirtschaftliche Uberwachung Prufung und Erhaltung PDF 727 KB In Technische Universitat Dresden Bundesministerium fur Verkehr Abteilung Strassenbau abgerufen am 4 November 2023 Wenming Cheng Weigang Fu Zeqiang Zhang Min Zhang The Bionic Lightweight Design of the Mid rail Box Girder Based on the Bamboo Structure PDF 33 kB 2012 abgerufen am 9 Oktober 2013 Durrers Monteure sind weltweit gefragt Nicht mehr online verfugbar In ONZ Obwalden und Nidwalden Zeitung 25 Juni 2010 archiviert vom Original am 14 September 2013 abgerufen am 14 September 2013 Bernd Nebel Die Britannia Brucke Abgerufen am 10 September 2013 William Fairbairn Useful Information for Engineers Second Series Longmans London 1860 S 282 ff englisch Textarchiv Internet Archive a b Karl Eugen Kurrer The History of the Theory of Structures Searching for Equilibrium Ernst amp Sohn Berlin ISBN 978 3 433 03229 9 S 584 Deutzer Brucke koeln magazin info abgerufen am 10 September 2013 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Hohlkasten amp oldid 238927263